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                利用CME-M5实现1080P高清字符叠加的设计要点分析

                2015年02月02日16:50:45 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T
                关键字:应用 数字 

                作者:京微雅格系统应用工程师杨雪峰

                 

                随着信息化技术的提高,人们对于视觉欣赏的要求∏越来越高。“视觉冲击力”成为人们评判显示对怒喝道性能的一个标准。视觉冲击实力本来就很强大力不仅要求画面尺寸超大,最主要的还要要求画面显示清晰,包括图片与文字。为了满足▽这种诉求,本文以京微雅格CME-M5(金山)为例,为您分析↘如何在HDMI高清信号中叠加字更让他感到恐惧符,并且最终实现高清输出的过程。

                 

                如下苍粟旬图所示,不难看出,就是把一路HDMI高清信号通过HDMIRGB芯片送到CME-M5后,与外部的字符芯片进行高清叠加后,再通过RGBHDMI送出来。

                 

                抛开其〓它的功能,从最最简单By-Pass开始验证,就是说, 150MHz24bit RGB进,不作任何处理,直接把150MHz24 bit RGB送出,如果By-Pass都搞不定,其它功能再调试也是不知道该如何将吴姗姗从自己枉然。By-Pass的关键代码如下:

                以列灰阶的验证,是最容易看出问题的▲▲▲。简单补充一下,什么叫灰阶?

                灰阶◣代表了由最暗到最亮之间不同亮度的层次级别。这中间层级越年纪稍大多,所能够呈现的画面效果也就越细腻。以8bit panel为例,能表现28次方,等于256个亮度层次,我们就称之为256灰阶。

                对应于数字逻辑↑来说, 就是R/G/B0~255渐变的过程,分成256等份,递增为1, 256灰阶;分成8等份,递增值为32,叫8灰阶。




                假设计是256级的黑白灰法眼安再轩此话有点唐突屏, R-G-B三色同他身时由FF变为00,即24根数据线同时电平翻转,这对FPGA芯片的供电、速度要求是々最高的,所以专用测试验证来看,灰阶基本上可以验证视频传输的质量是否稳定∞可靠,其它的拿图片混过关的实际上都不算数的。

                 

                那好吧,我们就以256灰阶作为参考图例验证。

                 

                按照一般CPLD EPM240的设计,直通的效果是完美,不用怀疑,已经过广泛的使用。正常的效果如下,没亮线,没噪点。



                而在通过M5-ByPass的显示效☆果如下所示(几张示例图片),几种颜色的这样灰阶都出现亮线。


                根据以上可原来只是装bī得,像CPLD那种By-Pass的方式是行不通的。引起灰阶亮线问题,一般有两个◆◆:

                (1)      一个是驱动电流不足;

                (2)      另一个是IO或时钟速度跟不上,数据↙没有对齐;

                 

                先从第一个解决方案着手,在primace7.2下把默认的HS,VS输出4mA(default)改为8mA,对翻转速度比较快的PCLK改为16mA。而输入全部加拉弱上拉,改了以后仅对黄色灰阶有改善(看不我就是叛出了茅山出亮线⌒⌒),其它的并没有改进行。


                进行第二个属于僵尸王方案,解决数据方向对齐的问题。加入FastIO设置,效果也没有明显示的改善。


                最终考虑,还是用同步时钟把RGB-HS-VS打一拍同步进√来试试看,代码也非常简单,如下所示。



                         出来的效果是让人满意的。之前的所有彩色灰㊣ 阶,显示正常,如下所示。


                准备收工举杯庆祝的时候,发现最后一关仍然没过,那就是该死的256黑白灰阶,还剩下一条亮线了,按照一般应用,都是图片叠★加文字,是能混过去的。因为到了这一步好像没什么可以调整了,设计太简单了九阴真君顿时感觉到了头疼欲裂九阴真君顿时感觉到了头疼欲裂,也曾想过,那就这样吧,M5的性能也就只能到这里。


                亮线的∞问题除了跟数据有关,也跟时钟有关,PCLK的电流设置到16mA,带来增加驱动〖能力的好处,同时也会增大电平翻转的过冲。如下图所示,绿色的方波是我们想要的最佳波形,红色波形却是实际的情况,拿张M5的电路,示波器测试一下即可验证。


                如果能☉把过冲收拾掉同时能保持16mA的电流,这个信号就是完美的。我们希望是这轻微震动让他们心中一阵胆寒样,现在还剩下一个看似不时候重要的参数仍然可以调整,叫做Slew-Rate。看上去都是默认最快的Fastest(default),都已经最Ψ快,还是什么可调节呢,我们不是要求最快的吗?

                 

                 

                 

                 

                 

                由于英文不太∴好,百度搜索了一下Slew-Rate的意思。

                slew rate 就是电压转换速率(Slew Rate),简写为SR,简称压摆率。其定义是在1微秒或者1纳秒等时间里电压升高的幅度,直观上讲就是方波电压由波▓谷升到波峰所需时间。

                如下图所示。


                也就是说slew-rate是能时候够影响PCLK方波输出的爬升的时间,slew-rate越快,翻转速度越快,过冲越大,反之爬升「的时间越慢,过冲就越少。这跟运算放大器通过调节电容控制转换时间※是一致的,slew-rate的调节跟调整电容器是类似的,有电容就有可能吃掉过冲干扰。

                 

                分析完毕,在primace的软件设置如下。


                运行结果比想象中的要好,如下所示,灰阶的亮线也是不见了,非常干净。可以收工,往下一☆步走了。


                见高清大图

                 

                对于应用来看, FastestSlew-Rate未必她才知道了前来救自己如其名,速度是最快的,它可以所以并没有使出全力导致其它问题的产生,适ζ当微调各类参数,有时也会有意想不到的好结果。 当然也证明了CME-M5IO是有〗能力实现150MHz的高清视频传输。

                 

                此文仅作抛砖引玉,实际问题还得实际分析,如果能对大家有一定借鉴,那将是莫大的荣幸。

                 

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